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DE1123211B - Gas turbine engine with swiveling thrust nozzle, especially for vertical take-off and short take-off aircraft - Google Patents

Gas turbine engine with swiveling thrust nozzle, especially for vertical take-off and short take-off aircraft

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Publication number
DE1123211B
DE1123211B DED29787A DED0029787A DE1123211B DE 1123211 B DE1123211 B DE 1123211B DE D29787 A DED29787 A DE D29787A DE D0029787 A DED0029787 A DE D0029787A DE 1123211 B DE1123211 B DE 1123211B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
thrust nozzle
afterburner
turbine engine
gas turbine
gas generator
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Pending
Application number
DED29787A
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German (de)
Inventor
Leopold Olbrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daimler Benz AG
Original Assignee
Daimler Benz AG
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Pending legal-status Critical Current

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gasturbinentriebwerk mit schwenkbarer Schubdüse, insbesondere für Senkrechtstart- und Kurzstartflugzeuge mit gerader Anzahl von Einzeltriebwerken, wobei zwischen dem hinteren Ende des Gaserzeugers und der Schubdüse ein in Umfangsrichtung drehbar gelagerter Rohrkrümmer angeordnet ist.The invention relates to a gas turbine engine with a pivotable exhaust nozzle, in particular for vertical take-off and short take-off aircraft with an even number of individual engines, with between the rear end of the gas generator and the exhaust nozzle a pipe bend rotatably mounted in the circumferential direction is arranged.

Bei bekannten Gasturbinentriebwerken der vorstehend erwähnten Art werden beim Schwenkvorgang die Schubdüse und der genannte Rohrkrümmer in entgegengesetzter Richtung zueinander um ihre Längsachsen angetrieben, wobei ein am Gaserzeuger befestigter Motor den Rohrkrümmer dreht, der seinerseits über einen Zahnradtrieb der Schubdüse antreibt. Dies erfordert einen komplizierten Verbindungsmechanismus zwischen dem hinteren Ende des Rohrkrümmers und dem vorderen Ende der Schubdüse. In known gas turbine engines of the type mentioned above, the pivoting process the exhaust nozzle and said elbow in opposite directions to each other around their Driven longitudinal axes, a motor attached to the gas generator turns the elbow, which in turn drives the thrust nozzle via a gear drive. This requires a complicated connection mechanism between the rear end of the elbow and the front end of the exhaust nozzle.

Im Gegensatz dazu wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Schubdüse mit dem feststehenden Gaserzeuger oder mit der Flugzeugzelle derart zu verbinden, daß sie keine Drehbewegungen um ihre Längsachse ausführen kann.In contrast, it is proposed according to the invention, the thrust nozzle with the fixed Gas generator or to connect to the airframe in such a way that they do not rotate around their Can run longitudinal axis.

Dies erfordert zwischen dem hinteren Ende des genannten Rohrkrümmers und dem vorderen Ende der Schubdüse bzw. bei Vorhandensein eines Nachbrenners zwischen diesem und dem Rohrkrümmer nur eine einfache drehbare Lagerung und eine Koppelung zwischen dem Gaserzeuger oder der Flugzeugzelle einerseits und der Schubdüse bzw. dem Nachbrenner andererseits, die eine Drehung dieser Teile um ihre eigene Längsachse verhindert.This requires between the rear end of said elbow and the front end of the Thrust nozzle or if there is an afterburner between this and the pipe elbow just a simple rotatable bearing and a coupling between the gas generator or the airframe on the one hand and the thrust nozzle or the afterburner on the other hand, the rotation of these parts prevented around their own longitudinal axis.

Die drehfeste Lagerung der Schubdüse und des Nachbrenners ist vor allem von Vorteil, wenn die Längsachse der fest am hinteren Ende des Nachbrenners angebrachten Schubdüse mit der Längsachse des erstgenannten einen Winkel bildet, so daß die Schubdüse auch beim Horizontalflug um einen geringen Betrag nach unten vorangestellt ist. In diesem Fall würde bei einer Drehung des Nachbrenners um seine Längsachse im Senkrechtflug die Abwinkelung der Schubdüse in bezug auf die Längsachse des Nachbrenners nach oben zeigen. Die Voranstellung der Längsachse der Schubdüse gegenüber der des Nachbrenners ermöglicht eine Verminderung des Schwenkwinkels.The non-rotatable mounting of the exhaust nozzle and the afterburner is particularly advantageous when the Longitudinal axis of the thrust nozzle, which is firmly attached to the rear end of the afterburner, with the longitudinal axis of the former forms an angle so that the thrust nozzle is also slightly reduced during level flight Amount is prepended to the bottom. In this case, one rotation of the afterburner would turn over its longitudinal axis in vertical flight the deflection of the exhaust nozzle with respect to the longitudinal axis of the Afterburner facing up. The advance of the longitudinal axis of the thrust nozzle compared to that of the Afterburner enables the pivot angle to be reduced.

Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Zeichnung hervor. Sie werden in der Beschreibung hierzu näher erläutert.Details of the invention emerge from the drawing. You will do this in the description explained in more detail.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigtAn exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. It shows

Fig. 1 ein Gasturbinentriebwerk mit schwenkbarFig. 1 a gas turbine engine with pivotable

mit schwenkbarer Schubdüse,with swiveling nozzle,

insbesondere für Senkrechtstart-especially for vertical takeoff

und Kurzstartflugzeugeand short take-off aircraft

Anmelder:Applicant:

Daimler-Benz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Untertürkheim, Mercedesstr. 136Daimler-Benz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Untertürkheim, Mercedesstr. 136

Leopold Olbrich, Stuttgart-Bad Cannstatt,
ist als Erfinder genannt wordenLeopold Olbrich, Stuttgart-Bad Cannstatt,
has been named as the inventor

angeordnetem Nachbrenner mit Schubdüse in Seitenansicht, wobei die Schubdüse in eingeschwenkter und in ganz ausgeschwenkter Lage dargestellt sind,arranged afterburner with thrust nozzle in side view, the thrust nozzle in pivoted and are shown in a completely swiveled-out position,

Fig. 2 eine andere Ausbildung der Anordnung, wobei der Nachbrenner mit Schubdüse wiederum in ein- und ausgefahrener Lage gezeichnet ist, und
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer mögliehen zwangsweisen Koppelung des feststehenden Gaserzeugers mit dem Nachbrenner bzw. der Schubdüse. 2 shows another embodiment of the arrangement, the afterburner with thrust nozzle again being drawn in the retracted and extended position, and
3 shows a further embodiment of a possible forced coupling of the stationary gas generator with the afterburner or the thrust nozzle.

Gemäß Fig. 1 ist am hinteren Ende des Gaserzeugers 11 ein Rohrkrümmer 12 in Umfangsrichtung drehbar gelagert. Am drehbaren Rohrkrümmer 12 schließt sich ein weiterer Rohrkrümmer 13 an, der starr mit dem Nachbrenner 14 verbunden ist, an dessen hinterem Ende eine Schubdüse 15 angebracht ist. Die Verbindung zwischen den beiden Rohrkrümmern 12 und 13 ist in vorliegendem Fall ebenfalls in Umfangsrichtung drehbar ausgeführt. Der Rohrkrümmer 13 bzw. der Nachbrenner 14 ist durch einen Lenker 16 mit dem feststehenden Gaserzeuger 11 so gekoppelt, daß er sich zwar verschwenken, nicht aber um seine eigene Längsachse 17 drehen kann. Zu diesem Zweck ist am Rohrkrümmer 13 ein Arm 18 starr befestigt, der mit dem einen Ende des Lenkers 16 beweglich verbunden ist, während das andere Lenkerende am Gaserzeuger 11 oder an der Flugzeugzelle angelenkt ist. Die bewegliche Verbindung zwischen dem Arm 18 und dem Lenker 16 liegt seitlich vom drehbaren Krümmer 12 und auf der quer-According to FIG. 1, at the rear end of the gas generator 11 there is a pipe bend 12 in the circumferential direction rotatably mounted. The rotatable elbow 12 is followed by a further elbow 13, the is rigidly connected to the afterburner 14, at the rear end of which a thrust nozzle 15 is attached is. The connection between the two pipe bends 12 and 13 is also in the present case designed to be rotatable in the circumferential direction. The elbow 13 or the afterburner 14 is through a Handlebar 16 coupled to the fixed gas generator 11 so that it does pivot, but not can rotate about its own longitudinal axis 17. For this purpose there is an arm 18 on the pipe bend 13 rigidly attached, which is movably connected to one end of the link 16, while the other Handlebar end is hinged to the gas generator 11 or to the airframe. The flexible connection between the arm 18 and the handlebar 16 is located to the side of the rotatable elbow 12 and on the transverse

209 507/30209 507/30

gerichteten Hauptachse 24 dieses Krümmers 12, die durch den Mittelpunkt des letzteren verläuft.directed main axis 24 of this bend 12, which passes through the center of the latter.

Soll der Nachbrenner 14 geschwenkt werden, so wird der Rohrkrümmer 12 gedreht, z. B. mit Hilfe eines Antriebsmotors 19 durch ein Ritzel 20 über einen auf dem Krümmer 12 angebrachten ZahnkranzIf the afterburner 14 is to be pivoted, the pipe bend 12 is rotated, e.g. B. with the help of a drive motor 19 through a pinion 20 via a ring gear mounted on the manifold 12

21. Die strichpunktierte Linie gemäß der Fig. 1 gibt die voll ausgeschwenkte Lage des Nachbrenners 14' an. Sie wird erreicht durch Drehen des Rohrkrümmers 12 um 180°. In dieser Lage sind die einzelnen Teile des Gesamttriebwerks mit 12', 13', 14' und 15' bezeichnet. Die Längsachse des Gaserzeugers 11 ist mit21. The dash-dotted line according to FIG. 1 indicates the fully swiveled-out position of the afterburner 14 ' at. It is achieved by turning the elbow 12 by 180 °. The individual parts are in this position of the entire engine with 12 ', 13', 14 'and 15'. The longitudinal axis of the gas generator 11 is with

22, die Längsachse der Schubdüse 15 mit 23 bezeichnet, welche mit der Längsachse 17 des Nachbrenners 14 einen Winkel α bildet. Innerhalb der beiden Rohrkrümmer 12 und 13 sind Leitbleche 25 angeordnet. Während des Schwenkvorganges beschreibt der Nachbrenner 14 einen Kreisbogen. 22, the longitudinal axis of the thrust nozzle 15 is designated by 23, which forms an angle α with the longitudinal axis 17 of the afterburner 14. Guide plates 25 are arranged within the two pipe bends 12 and 13. During the pivoting process, the afterburner 14 describes an arc of a circle.

Nach der Fig. 2 ist das hintere Ende des Gaserzeugers 111 zu einem starren Rohrkrümmer 130 ausgebildet, mit dem der Rohrkrümmer 112 in Umfangsrichtung drehbar verbunden ist. Zwischen dem Nachbrenner 114 und dem Rohrkrümmer 112 ist ebenfalls eine drehbare Lagerung vorgesehen. Durch einen Lenker 116 wird der Nachbrenner 114 gehindert, sich während des Schwenkvorganges um seine eigene Längsachse 117 zu drehen. Der Lenker 116 ist einerseits an der Flugzeugzelle oder am GaserzeugerAccording to FIG. 2, the rear end of the gas generator 111 is formed into a rigid pipe bend 130 , to which the pipe bend 112 is connected rotatably in the circumferential direction. A rotatable bearing is also provided between the afterburner 114 and the elbow pipe 112. A link 116 prevents the afterburner 114 from rotating about its own longitudinal axis 117 during the pivoting process. The handlebar 116 is on the one hand on the airframe or on the gas generator

111 und andererseits an einem starr mit dem Nachbrenner 114 verbundenen Arm'118 beweglich angelenkt. 111 and, on the other hand, movably articulated to an arm ' 118 rigidly connected to the afterburner 114.

Eine weitere Möglichkeit einer zwangsweisen Koppelung des Nachbrenners 114 mit dem fest eingebauten Gaserzeuger 111 ist durch die Fig. 3 gezeigt. Sie dient wiederum nur dazu, daß sich der Nachbrenner 114 beim Schwenken nach unten nicht um seine eigene Längsachse 117 dreht, und besteht aus einem Planetentrieb mit einem feststehenden Zahnkranz 131 auf dem Rohrkrümmer 130 und einem dem vorgenannten Zahnkranz 131 gleichen Zahnkranz 132, der auf dem Nachbrenner 114 befestigt ist. Mit den beiden Zahnkränzen 131 und 132 kämmt je ein Zahnrad 133 bzw. 134, die auf dem Außenende je einer Welle 135 bzw. 136 sitzen, welche winkelig zueinander verlaufen und auf dem Rohrkrümmer 112 drehbar gelagert sind. Die beiden Wellen 135 und 136 sind durch zwei Kegelräder 137 miteinander zwangläufig verbunden. Angetrieben wird der drehbare Rohrkrümmer 112 wiederum durch einen Motor 119, der über ein Ritzel 120 einen auf dem RohrkrümmerAnother possibility of a forced coupling of the afterburner 114 with the permanently installed gas generator 111 is shown in FIG. 3. Again, it only serves to ensure that the afterburner 114 does not rotate about its own longitudinal axis 117 when pivoting downward, and consists of a planetary drive with a fixed ring gear 131 on the pipe bend 130 and a ring gear 132 identical to the aforementioned ring gear 131 , which is on the Afterburner 114 is attached. With the two ring gears 131 and 132 each meshes with a gear 133 or 134, which sit on the outer end of a shaft 135 or 136 , which extend at an angle to one another and are rotatably mounted on the pipe bend 112. The two shafts 135 and 136 are positively connected to one another by two bevel gears 137. The rotatable elbow pipe 112 is in turn driven by a motor 119, which is mounted on the elbow pipe via a pinion 120

112 befestigten Zahnkranz 121 antreibt. Beim Drehen des Rohrkrümmers 112 wälzen sich die beiden Zahnräder 133 und 134 auf den Zahnkränzen 131 und 132 ab. 112 attached ring gear 121 drives. When the pipe bend 112 rotates, the two gears 133 and 134 roll on the ring gears 131 and 132 .

Die beiden verschiedenen Lagen (parallele Versetzungen) des Nachbrenners 14 bzw. 114 hv eingefahrenem Zustand in bezug auf den Gaserzeuger, gemäß der Fig. 1 höher liegend und nach der Fig. 2 tiefer liegend, ergeben die Möglichkeit, den Einbau des Gesamttriebwerkes den Platzverhältnissen bei verschiedenen Flugzeugkonzeptionen anzupassen.The two different positions (parallel displacements) of the afterburner 14 or 114 hv retracted state with respect to the gas generator, lying higher according to FIG. 1 and lower according to FIG to adapt to different aircraft designs.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Gasturbinentriebwerk mit schwenkbarer Schubdüse, insbesondere für Senkrechtstart- und Kurzstartflugzeuge mit gerader Anzahl von Einzeltriebwerken, wobei zwischen dem hinteren Ende des Gaserzeugers und der Schubdüse ein in Umfangsrichtung drehbar gelagerter Rohrkrümmer angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubdüse (15) mit dem feststehenden Gaserzeuger oder mit der Flugzeugzelle derart, verbunden ist, daß sie keine Drehbewegungen van ihre Längsachse (17, 117 bzw. 23) ausführen kann.1. Gas turbine engine with swiveling thrust nozzle, in particular for vertical take-off and short take-off aircraft with an even number of individual engines, a pipe bend rotatably mounted in the circumferential direction is arranged between the rear end of the gas generator and the thrust nozzle, characterized in that the thrust nozzle (15) with the stationary is such connected in a gas generator or the airframe that they no rotary movements van its longitudinal axis (17, 117 and 23) can execute. 2. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem vorderen Ende der Schubdüse (15) oder dem hinteren Ende des Gaserzeugers ein Rohrkrümmer (13) fest verbunden ist, der vorzugsweise den gleichen Winkel aufweist wie der drehbare Rohrkrümmer (12) und nach abwärts gekrümmt ist.2. Gas turbine engine according to claim 1, characterized in that with the front At the end of the thrust nozzle (15) or the rear end of the gas generator, an elbow pipe (13) is firmly connected is, which preferably has the same angle as the rotatable pipe elbow (12) and is curved downwards. 3. Gasturbinentriebwerk nachAnspruchlund2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Schubdüse (15), mit dieser fest verbunden, ein Nachbrenner (14 bzw. 114) angeordnet ist.3. Gas turbine engine nachAnspruchlund2, characterized in that an afterburner (14 or 114) is arranged in front of the thrust nozzle (15), firmly connected to it. 4. Gasturbinentriebwerk nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung einer Drehbewegung der Schubdüse (15) bzw. des Nachbrenners (114) um ihre Längsachsen ein Planetentrieb vorgesehen ist, bestehend aus je einem am hinteren Ende (130) des Gaserzeugers (111) und am vorderen Ende der Schubdüse (15) bzw. des Nachbrenners (114) befestigten Zahnkranz (131 bzw. 132), die beide gleich sind und auf denen sich je ein Planetenrad (133 bzw. 134) gleicher Größe abwälzt, die auf je einer Welle (135 bzw. 136) befestigt sind, welche abgewinkelt zueinander verlaufen, auf dem beweglichen Rohrkrümmer (112) drehbar gelagert sind und derart miteinander verbunden sind, z. B. über Kegelräder (137) oder ein Kardangelenk an ihren zugewandten Enden, daß sie mit gleicher Geschwindigkeit im gleichen Drehsinn umlaufen.4. Gas turbine engine according to claim 1 to 3, characterized in that a planetary drive is provided to prevent rotary movement of the thrust nozzle (15) or the afterburner (114) about their longitudinal axes, each consisting of one at the rear end (130) of the gas generator ( 111) and at the front end of the thrust nozzle (15) or the afterburner (114) attached ring gear (131 or 132), both of which are the same and on each of which a planet gear (133 or 134) of the same size rolls on each a shaft (135 or 136) are attached, which are angled to each other, are rotatably mounted on the movable pipe bend (112) and are connected to each other in such a way. B. via bevel gears (137) or a universal joint at their ends facing that they rotate at the same speed in the same direction of rotation. In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 327 871.Considered publications:
Swiss patent specification No. 327 871. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings O 209 507/30 1.62O 209 507/30 1.62
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